液晶屏真空貼合機驅動優化設計

苗鵬

（汕尾職業技術學院，廣東汕尾，516600）

0 引言

本文介紹的真空貼合機設備，主要是面向不同尺寸的電腦、手機顯示屏、觸摸屏的貼合，是液晶顯示屏維修的一種必備設備，具有工作效率高 、產品良率高等優點，克服了人工貼合時產生的氣泡、皺折、光暈環、指紋等問題。

1 改進必要性

隨著市場經濟的發展，競爭更加激烈，想要增加產品的市場竟爭力，必須要從質量和價格上增加優勢，所以對主板進行優化，采用成本更低的單片機來實現。

單片機控制的優點是經濟實惠，成本相對較低；缺點是用單片機制作的主控板受制版工藝、布局結構、器件質量等因素的影響導致抗干擾能力差。

PLC控制的優點是PLC是經過幾十年實際應用中檢驗過的控制器，其抗干擾能力強，故障率低，易于設備的擴展，便于維護，開發周期短。缺點：成本相對單片機要高很多。

2 系統設計思路

真空貼合機設備的執行設備有：真空泵（抽真空）、空壓器（氣動元件所需的氣源）、3個24V電磁閥。只需要主控芯片根據設備工作流程依次動作，并且根據不同的貼合材料，過程執行時間可調。根據任務需求其設計框圖如圖1所示。

圖1 系統設計框圖

2.1 各模塊的功能作用

⑴電源：負責給各個模塊提供電源。 ⑵輸入：負責系統參數設置，信號采集輸入。⑶CPU處理模塊：負責接收輸入模塊、觸摸屏輸入的信號，數據的存儲、運算處理，控制觸摸屏工作狀態的顯示，及驅動執行器件完成相關的動作。⑷觸摸屏：參數設置,與CPU通信，顯示工作狀態畫面。⑸執行器件：電磁閥、繼電器等控制真空泵、氣缸的工作，完成給定的任務。

2.2 硬件參數的選擇

（1）CPU處理器：根據自己的知識儲備、其控制要求、強抗干擾性，控制端口(2路進倉、出倉傳感信號，5路驅動控制信號＜進倉出倉電磁閥、氣缸電磁閥、真空泵繼電器、壓膜電磁閥、破真空電磁閥＞，一個串口通信信號，一個急停端口、一個啟動端口)的數量，選用單片機STC15W201S。

（2）觸摸屏：根據客戶要求5寸的觸摸屏，選用了廣州大彩5.0寸工業串口觸摸屏，該工業串口屏集TFT顯示驅動，圖片字庫存儲，RTC顯示及各種組態軟件于一體的串口顯示終端，用戶單片機發送相應的串口指令就可以輕松實現文本、圖片、曲線、動畫的顯示。

（3）執行器件：不作改動。24V，3W的電磁閥，3-36V的繼電器驅動220V的真空泵工作。

（4）電源模塊：繼電器控制220V的真空泵工作，我們只需控制3-36V的繼電器,、24V的電磁閥及其5V的單片機。估算整機的功率，選用了24V 、25W的開關電源。5V由24V轉換得到。

（5）輸入模塊：包含啟動按鈕，急停按鈕，氣缸定位傳感器信號。

2.3 硬件驅動電路設計

（1）驅動電路設計：通過工作流程分別控制PNP三極管通斷，驅動電磁閥工作。

（2）CPU端口連接分配

表1 輸入輸出端口分配說明

（3）工作過程：①自動進料②工作箱閉合③抽真空④貼合⑤破真空⑥開箱出料。

（4）CPU與觸摸屏通信電路：數據時間參數的設置，通過觸摸屏來完成。單片機與觸摸屏通過串口相連，利用MAX232芯片通信。

（5）觸摸屏組態：①準備美工素材②利用配套的軟件，進行畫面的編輯、本文背景、按鈕圖標、提示框等產品設計好。③用戶單片機監聽和發送相應的串口指令控制畫面的顯示。

3 軟硬件測試，問題處理

3.1 問題的發現

編寫好程序，燒入硬件電路測試發現如下問題：⑴系統運行一次后，出現顯示正常，執行器件不工作的現象。⑵工藝流程中的破真空步驟，執行器件關不斷。⑶電磁閥導通多次后，線圈發熱，電磁閥動作延遲。⑷電磁閥短路，出現燒掉三極管的問題。維修麻煩，必須更換主板。

3.2 問題的處理

問題1：系統能夠運行一次，在運行執行器件不工作。在等待一段時間后，又可以運行。經測試電源發熱比較嚴重，功率不足。系統5個執行器件，電流大概估算在750ma左右。電源過載，開關電源自動保護。改用24V、50W最大電流3A（實測）的開關電源，系統正常。

問題2：破真空流程，執行器件不關斷，經測試發現三極管燒壞，更換后，系統正常。

問題3：電磁閥導通多次后，電磁閥動作延遲，測試電流發現電磁閥發熱前和發熱后，驅動電流明顯變大，測試發現電流達150ma，三極管就開始發熱，長時間工作三極管就損壞。另外電磁閥沒有加釋放二極管，也可導致三極管的損壞。綜合以上問題，改為驅動能力大，耐壓更強的mos管來作為執行器件。

問題4：估算電磁閥的工作電流在150ma左右，若是電磁閥損壞導致短路，最大電流為開關電源供給的2.5A，使得驅動管發熱燒壞。改進方法：每個mos管24V、500ma的可恢復保險絲。當電磁閥短路損壞時，保險絲電阻急劇增大，使得回路中電流變小。當故障排除后，可恢復保險絲回到額定狀態，系統正常工作。

4 結語

系統改造后，穩定運行，相對于改造之前，成本下降，由于可恢復保險絲的作用，可以做到免維護，器件損壞一般為電磁閥損壞，沒有電氣基礎的人都可以更換，減少了售后技術問題，提高了產品的市場竟爭力。制作的機器主板成本低，工作可靠，已經經過市場的檢驗。

[1]田淑華主編.電路基礎(第2版)[M].機械工業出版社.2007.9.

[2]周樂挺主編.傳感器與檢測技術[M].高等教育出版社.2005.12.